上海交通大学;南京理工大学朱利民获国家专利权
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龙图腾网获悉上海交通大学;南京理工大学申请的专利伺服误差的在线迭代补偿系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116203895B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310100059.7,技术领域涉及:G05B19/404;该发明授权伺服误差的在线迭代补偿系统及方法是由朱利民;孟义轩;朱志伟设计研发完成,并于2023-02-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本伺服误差的在线迭代补偿系统及方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种伺服误差的在线迭代补偿系统及方法,包括:扰动观测器模块:将快刀伺服补偿慢刀伺服误差的过程中系统内部的非线性和外部干扰视作整体的集总扰动,进行估计和补偿;双环高带宽控制模块:在内环中,设计正加速度‑速度‑位置反馈阻尼控制器抑制轻阻尼谐振模态;在线迭代补偿模块:预测鲁棒高带宽控制器的跟踪误差,通过在线参考轨迹修正的方式迭代补偿;整体控制方案实现模块:包括扰动观测器、高带宽双环控制器及在线迭代补偿模块;基于离散系统差分方程的线性模型预测预测区间内系统的状态,通过在线迭代的方式修改参考轨迹进行误差补偿。本发明能实时迭代补偿,提高补偿慢刀伺服误差过程中快刀伺服系统的跟踪精度以及抗干扰能力。
本发明授权伺服误差的在线迭代补偿系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种伺服误差的在线迭代补偿系统,其特征在于,包括: 扰动观测器模块:将快刀伺服补偿慢刀伺服误差的过程中系统内部的非线性和外部干扰视作一个整体的集总扰动,进行估计和补偿; 双环高带宽控制模块:在系统的内环中,设计正加速度-速度-位置反馈阻尼控制器抑制轻阻尼谐振模态; 在线迭代补偿模块:通过离散系统的差分方程预测鲁棒高带宽控制器的跟踪误差,通过在线参考轨迹修正的方式迭代补偿; 整体控制方案实现模块:包括扰动观测器、高带宽双环控制器以及在线迭代补偿模块;基于离散系统差分方程的线性模型预测预测区间内系统的状态,再通过在线迭代的方式修改参考轨迹进行误差补偿; 所述扰动观测器模块包括: 快刀伺服系统的驱动模式为压电驱动或者法应力电磁驱动,系统整体在拉普拉斯连续域中由以下三阶模型描述: 1 其中,,,,,,,为系统模型的参数,为拉普拉斯算子; 三阶模型为非最小相位系统,为保证扰动观测器的稳定性,需对该三阶模型进行修正使其成为最小相位系统: 2 为了满足最小相位系统逆的阶数约束条件,需设计相应的低通滤波器使得在实际应用中可实现,采用二阶低通滤波器: 3 其中,为决定低通滤波器带宽的参数,对其进行调优能够最大化带宽,系统的集总扰动估计为,并使用控制的方法进行补偿; 所述双环高带宽控制模块包括: 正加速度-速度-位置反馈阻尼控制器,其内环阻尼控制器表达式为: 4 该内环阻尼控制器共有5个能够用于调节的参数:,,,,,从而能任意配置5个系统极点的期望位置以实现期望的系统阻尼比,因此,内环阻尼部分的传递函数为: 5 对于中低频率段的输入,内环阻尼部分整体视作一个二阶刚性系统,其表达式为: 6 其中,,,,为刚性系统的参数;在外环中,应用了高增益比例-积分跟踪控制器,以减小残余跟踪误差,实现精确的轨迹跟踪,其外环跟踪控制器表达式为: 7 其中,和为比例增益和积分增益;通过调优所述内环阻尼控制器和外环跟踪控制器的参数,实现高带宽控制; 所述扰动观测器模块和高带宽双环控制模块共同组成鲁棒高带宽控制器。
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